JP2020092117A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】磁気特性に優れ、簡易な手順で生産性良く製造することができるリアクトルを提供する。【解決手段】巻回部を有するコイルと、前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、前記磁性コアは、前記外側コア部を貫通し、前記内側コア部に至る連通孔と、前記連通孔に充填された複合材料で構成され、前記内側コア部と前記外側コア部とを連結させる連結軸と、を備え、前記複合材料は、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる。【選択図】図２

Description

本開示は、リアクトルに関する。

例えば、特許文献１には、巻線を巻回してなる巻回部を有するコイルと、閉磁路を形成する磁性コアとを備えるリアクトルが開示されている。このリアクトルの磁性コアは、巻回部の内部に配置される内側コア部と、巻回部の外部に配置される外側コア部と、に分けることができる。特許文献１では、互いに独立した複数のコア部（コア片）とギャップ部材とを組み合わせてなる内側コア部と、外側コア部を形成するコア片と、をボルト部材で連結して磁性コアを形成している。

登録実用新案第３１９５２１２号公報

特許文献１の構成によれば、複数のコア片を精度良く連結することができる。また、コア片を連結するボルト部材が全てのコア片を貫通するように配置され、コイルの外側に配置されていないため、ボルト部材によるリアクトルの大型化を抑制できる。しかし、特許文献１の構成では、生産性の点で改善の余地があり、しかも磁気特性の低下が生じる恐れもある。

第一に、内側コア部が複数のコア片とギャップ部材とで構成されているため、各コア片とギャップ部材とに貫通孔を設けなければならない。また、コア片とギャップ部材とを位置合わせする作業や、各部材の貫通孔と一致させてボルト部材を貫通させる作業が煩雑である。

第二に、特許文献１の構成では磁路となる部分にボルト部材が配置されており、リアクトルの磁気特性が芳しくない。特許文献１のボルト部材の材質は、ボルト部材による締付けの強度を考慮して選択され、リアクトルの磁気特性を考慮して選択されているとは考えられないからである。

そこで、本開示は、磁気特性に優れ、簡易な手順で生産性良く製造することができるリアクトルを提供することを目的の一つとする。

本開示のリアクトルは、
巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
前記磁性コアは、
前記外側コア部を貫通し、前記内側コア部に至る連通孔と、
前記連通孔に充填された複合材料で構成され、前記内側コア部と前記外側コア部とを連結させる連結軸と、を備え、
前記複合材料は、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる。

本開示のリアクトルは、磁気特性に優れ、簡易な手順で生産性良く製造することができる。

図１は、実施形態１のリアクトルの斜視図である。 図２は、図１のリアクトルの水平断面図である。 図３は、実施形態２のリアクトルの水平断面図である。 図４は、実施形態３のリアクトルの水平断面図である。 図５は、実施形態４のリアクトルの水平断面図である。

・本開示の実施形態の説明
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

＜１＞実施形態に係るリアクトルは、
巻回部を有するコイルと、
前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
前記磁性コアは、
前記外側コア部を貫通し、前記内側コア部に至る連通孔と、
前記連通孔に充填された複合材料で構成され、前記内側コア部と前記外側コア部とを連結させる連結軸と、を備え、
前記複合材料は、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる。

上記構成のリアクトルを作製する場合、内側コア部と外側コア部とを位置合わせし、外側コア部を貫通して内側コア部に至る連通孔に複合材料を充填する。その結果、複合材料の軟化した樹脂が連通孔に接着し、連通孔と複合材料の連結軸とが全長にわたって殆ど隙間無く融着し、連結軸によって外側コア部と内側コア部とが連結される。このように、上記リアクトルの構成によれば、連通孔に複合材料を充填するだけでリアクトルを完成させられるため、リアクトルの生産性を向上させられる。

上記構成のリアクトルでは、リアクトルに求められる磁気特性の低下が生じ難い。内側コア部と外側コア部とを連結する連結軸が複合材料で構成されているため、リアクトルの磁性コアに求められる磁気特性の低下が抑制されるからである。

＜２＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記内側コア部と前記外側コア部の各々は、非分割構造の一体物である形態を挙げることができる。

内側コア部と外側コア部はそれぞれ、分割片を組み合わせたものでも良いが、内側コア部と外側コア部とがそれぞれ非分割構造の一体物であると、リアクトルの作製時における内側コア部と外側コア部との位置合わせが容易になる。その結果、リアクトルの生産性を向上させられる。

＜３＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記連結軸は、その軸方向に前記連通孔の内周面に引っ掛かる抜止部を備える形態を挙げることができる。

連結軸に抜止部を形成することで、連結軸が機械的に磁性コアから外れ難くなる。その結果、連結軸による内側コア部と外側コア部との連結をより強固にできる。抜止部の構成は特に限定されない。例えば、連結軸の外周面に形成されるネジ山状の凹凸によって抜止部を形成することが挙げられる。

＜４＞上記＜３＞のリアクトルの一形態として、
前記連結軸は、その軸方向に交差する方向に張り出す張出部を備え、
前記抜止部は、前記張出部によって形成される形態を挙げることができる。

連結部の軸方向に交差する方向に張り出す張出部からなる抜止部であれば、連結軸が磁性コアから外れることを確実に防止できる。張出部としては、例えば、局所的に連結軸の横断面の面積が大きくなった太軸部が挙げられる。また、張出部として、例えば、連結軸の軸方向に交差する交差軸が挙げられる。

＜５＞上記＜３＞又は＜４＞のリアクトルの一形態として、
前記抜止部が、前記外側コア部の内部に形成されている形態を挙げることができる。

連結軸の抜止部が外側コア部の内部に形成されていることで、内側コア部から外側コア部が外れることを効果的に抑制できる。

＜６＞上記＜５＞のリアクトルの一形態として、
更に、前記抜止部が、前記内側コア部の内部にも形成されている形態を挙げることができる。

更に連結軸の抜止部が内側コア部の内部にも形成されていることで、内側コア部と外側コア部との連結をより強固にできる。

＜７＞上記＜４＞のリアクトルの一形態として、
前記張出部が、前記外側コア部と前記内側コア部とに跨がって形成されている形態を挙げることができる。

外側コア部と内側コア部とに跨がるように張出部を形成することで、リアクトルの損失の増加を抑制できる。連結軸で外側コア部と内側コア部とを連結する本例のリアクトルでは、両コア部の境界に隙間（エアギャップ）ができる場合がある。境界にエアギャップができると、そのエアギャップから磁束が漏れ、リアクトルの損失が増加してしまう。これに対して、両コア部に跨がる張出部を形成すれば、張出部の分だけ両コア部の対向面積が減少する。その結果、両コア部の境界にエアギャップができ難くなるので、リアクトルの損失の増加を抑制できる。

＜８＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記内側コア部が、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる複合材料で構成される形態を挙げることができる。

複合材料は樹脂を含有するため、軟磁性粉末を加圧成形してなる圧粉成形体よりも機械加工性に優れる。後述する実施形態に示すように、特に内側コア部には、複雑な形状の連通孔を形成することがあるので、機械加工性に優れる複合材料で内側コア部を形成することが好ましい。

内側コア部を複合材料で構成することで、リアクトル全体の磁気特性を調整し易くなる。複合材料の軟磁性粉末の含有量を調整することで、複合材料の磁気特性を調整し易いからである。特に、内側コア部と外側コア部とがそれぞれ、独立した成形物である場合、ギャップ部材を介在させる余地が内側コア部と外側コア部との間にしかなく、リアクトル全体の磁気特性を調整し難い。この構成に対して、内側コア部を複合材料で構成することは有効である。

＜９＞実施形態に係るリアクトルの一形態として、
前記外側コア部が、軟磁性粉末の圧粉成形体で構成される形態を挙げることができる。

圧粉成形体はその軟磁性粉末の含有量を高め易く、当該含有量を高めることで圧粉成形体の飽和磁束密度や比透磁率を高め易い。特に、内側コア部を複合材料、外側コア部を圧粉成形体とすれば、非常に優れた磁気特性を備えるリアクトルを得ることができる。

・本開示の実施形態の詳細
以下、本開示のリアクトルの実施形態を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。なお、本発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。

＜実施形態１＞
実施形態１では、図１，図２に基づいてリアクトル１の構成を説明する。図１に示すリアクトル１は、コイル２と磁性コア３と保持部材４とを組み合わせて構成される。磁性コア３は、内側コア部３１と外側コア部３２とを備える。このリアクトル１の特徴の一つとして、内側コア部３１と外側コア部３２とが各々、非分割構造の一体物で、内側コア部３１と外側コア部３２とが複合材料の連結軸５で連結されていることが挙げられる。以下、リアクトル１に備わる各構成を詳細に説明する。

≪コイル≫
本実施形態のコイル２は、図１に示すように、一対の巻回部２Ａ，２Ｂと、両巻回部２Ａ，２Ｂを連結する連結部２Ｒと、を備える。各巻回部２Ａ，２Ｂは、互いに同一の巻数、同一の巻回方向で中空筒状に形成され、各軸方向が平行になるように並列されている。本例では、別々の巻線２ｗにより製造した巻回部２Ａ，２Ｂを連結することでコイル２を製造しているが、一本の巻線２ｗでコイル２を製造することもできる。

本実施形態の各巻回部２Ａ，２Ｂは角筒状に形成されている。角筒状の巻回部２Ａ，２Ｂとは、その端面形状が四角形状（正方形状を含む）の角を丸めた形状の巻回部のことである。もちろん、巻回部２Ａ，２Ｂは円筒状に形成しても構わない。円筒状の巻回部とは、その端面形状が閉曲面形状（楕円形状や真円形状、レーストラック形状など）の巻回部のことである。

巻回部２Ａ，２Ｂを含むコイル２は、銅やアルミニウム、マグネシウム、あるいはその合金といった導電性材料からなる平角線や丸線などの導体の外周に、絶縁性材料からなる絶縁被覆を備える被覆線によって構成することができる。本実施形態では、導体が銅製の平角線（巻線２ｗ）からなり、絶縁被覆がエナメル（代表的にはポリアミドイミド）からなる被覆平角線をエッジワイズ巻きにすることで、各巻回部２Ａ，２Ｂを形成している。

コイル２の両端部２ａ，２ｂは、巻回部２Ａ，２Ｂから引き延ばされて、図示しない端子部材に接続される。両端部２ａ，２ｂではエナメルなどの絶縁被覆は剥がされている。この端子部材を介して、コイル２に電力供給を行なう電源などの外部装置が接続される。

≪磁性コア≫
磁性コア３は、巻回部２Ａと巻回部２Ｂのそれぞれの内部に配置される内側コア部３１，３１と、これら内側コア部３１，３１と閉磁路を形成する外側コア部３２，３２と、を備える。本例の磁性コア３は、内側コア部３１と外側コア部３２との間にギャップ部材が配置されていないギャップレス構造であるが、ギャップ部材を備える構造であっても構わない。

［内側コア部］
内側コア部３１は、磁性コア３のうち、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向に沿った部分である。本例では、磁性コア３のうち、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向に沿った部分の両端部が巻回部２Ａ，２Ｂの端面から突出している（図２）。その突出する部分も内側コア部３１の一部である。巻回部２Ａ，２Ｂから突出した内側コア部３１の端部は、後述する保持部材４の貫通孔４０に挿入される。

内側コア部３１の形状は、巻回部２Ａ（２Ｂ）の内部形状に沿った形状であれば特に限定されない。本例の内側コア部３１は略直方体状である。この内側コア部３１は非分割構造の一体物であり、そのことがリアクトル１の組み立てを容易にする要因の一つとなっている。本例とは異なり、内側コア部３１は、複数の分割コアを組み合わせて構成することもできる。また、分割コアの間にギャップ板を介在させて内側コア部３１を構成することもできる。

内側コア部３１の軸方向の端面３１ｅは、後述する外側コア部３２の内方面３２ｅに当接している（図２）。端面３１ｅと内方面３２ｅとの間には接着剤が介在されていても良いが、無くてもかまわない。後述するように、内側コア部３１と外側コア部３２とが連結軸５によって連結されているからである。一方、内側コア部３１の外周面のうち、端面３１ｅを除く周面３１ｓは、巻回部２Ａ，２Ｂの内周面に対向しているが、当該内周面に接触せず当該内周面から離隔した位置に保持されている。これは、内側コア部３１と巻回部２Ａ，２Ｂが共に、後述する保持部材４に機械的に係合し、内側コア部３１と巻回部２Ａ，２Ｂとの相対的な位置が決められているからである。

本例の内側コア部３１は更に、内コア孔６１を備える。本例の内コア孔６１は、内側コア部３１を軸方向に貫通する貫通孔である。内コア孔６１は、その軸方向に一様な内周面形状を備える。この内コア孔６１は、後述する連通孔６の一部を構成する。内コア孔６１の内部には複合材料で構成される連結軸５が配置されている。複合材料は、後述するように磁性コア３の構成材料となり得る材料である。従って、連結軸５のうち、内コア孔６１の内部に配置される部分も、内側コア部３１の一部と考えて良い。

本例の内コア孔６１は、その軸方向に直交する横断面の形状が円形である。内コア孔６１の横断面の形状は特に限定されず、例えば四角形又は五角形などの多角形状などであっても良い。また、本例の内コア孔６１の軸は、内側コア部３１の軸に一致している。本例とは異なり、内コア孔６１は、内側コア部３１の軸方向に対して傾斜していても良い。

内コア孔６１の横断面の面積は特に限定されない。例えば、内側コア部３１の横断面の面積を１００％としたとき、内コア孔６１の横断面の面積は５％以上３０％以下とすることが挙げられる。更に、内側コア部３１に対する内コア孔６１の横断面の面積は、１０％以上２５％以下とすることが好ましく、１０％以上２０％以下とすることがより好ましい。

内コア孔６１は、内側コア部３１の成形時に金型によって形成できる。また、内コア孔６１は、加工によって形成することもできる。この場合、内側コア部３１を成形後に、端面３１ｅをドリルなどで穴加工することで内コア孔６１を形成できる。

［外側コア部］
外側コア部３２は、磁性コア３のうち、巻回部２Ａ，２Ｂ（図１）の外部に配置される部分である。外側コア部３２の形状は、一対の内側コア部３１，３１の端部を繋ぐ形状であれば特に限定されない。本例の外側コア部３２は、直方体状のブロック体であるが、上面視した形状が略ドーム状のものや、Ｕ字状のものであっても良い。この外側コア部３２は非分割構造の一体物であり、そのことがリアクトル１の組み立てを容易にする要因の一つとなっている。本例とは異なり、外側コア部３２は、複数の分割コアを組み合わせて構成することもできる。

外側コア部３２は、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの端面に対向する内方面３２ｅ、内方面３２ｅと反対側の外方面３２ｏ、及び周面３２ｓを有する。内方面３２ｅと外方面３２ｏは互いに平行な平坦面となっている。周面３２ｓのうち、上面と下面は、互いに平行で、かつ内方面３２ｅ及び外方面３２ｏに直交する平坦面となっている。また、周面３２ｓのうち、二つの側面も互いに平行で、かつ内方面３２ｅ及び外方面３２ｏに直交する平坦面となっている。

本例の外側コア部３２は更に、内コア孔６１と同軸に延びる外コア孔６２を備える。本例の外コア孔６２は、その一端側が外方面３２ｏに開口し、他端面が内方面３２ｅに開口する貫通孔である。外コア孔６２は、一つの外側コア部３２に二つずつ設けられている。つまり、リアクトル１全体では、四つの外コア孔６２が設けられている。

本例の外コア孔６２は、内側コア部３１側の第一孔部ｈ１と、外方面３２ｏ側の第二孔部ｈ２とで構成される概略Ｔ字状の孔である。第一孔部ｈ１は、内コア孔６１と同じ内周面形状、同じ断面積を有する孔である。一方、第二孔部ｈ２は、第一孔部ｈ１よりも断面積が大きい孔である。ここでいう断面積とは、外コア孔６２（連通孔６）の軸方向に直交する横断面の面積のことである。本例とは異なり、第一孔部ｈ１の断面積は、内コア孔６１の断面積よりも小さくても良いし、大きくても良い。

外コア孔６２の内部にも複合材料で構成される連結軸５が配置されている。従って、連結軸５のうち、外コア孔６２の内部に配置される部分は、外側コア部３２の一部と考えて良い。

［材質など］
内側コア部３１と外側コア部３２は、軟磁性粉末を含む原料粉末を加圧成形してなる圧粉成形体、あるいは樹脂中に軟磁性粉末を分散させてなる複合材料の成形体で構成することができる。その他、コア部３１，３２は、圧粉成形体の外周が複合材料で覆われたハイブリッドコアとすることもできる。また、コア部３１，３２は、アルミナなどのギャップ板が埋設された複合材料の成形体であっても良いし、コア片とギャップ板を連結し、その外周を樹脂で覆ったモールドコアであっても良い。

圧粉成形体は、原料粉末を金型に充填し、加圧することで製造できる。その製法ゆえに、圧粉成形体では軟磁性粉末の含有量を高め易い。例えば、圧粉成形体における軟磁性粉末の含有量は、８０体積％超、更に８５体積％以上とすることができる。そのため、圧粉成形体であれば飽和磁束密度や比透磁率が高いコア部３１，３２を得易い。例えば、圧粉成形体の比透磁率を５０以上５００以下、更には２００以上５００以下とすることができる。

圧粉成形体の軟磁性粉末は、鉄などの鉄族金属やその合金（Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金など）などで構成される軟磁性粒子の集合体である。軟磁性粒子の表面には、リン酸塩などで構成される絶縁被覆が形成されていても良い。また、原料粉末には潤滑材などが含まれていてもかまわない。

一方、複合材料の成形体は、軟磁性粉末と未固化の樹脂との混合物を金型に充填し、樹脂を固化させることで製造できる。その製法ゆえに、複合材料では軟磁性粉末の含有量を調整し易い。例えば、複合材料中の軟磁性粉末の含有量は、３０体積％以上８０体積％以下とすることができる。飽和磁束密度や放熱性の向上の観点から、磁性粉末の含有量は更に、５０体積％以上、６０体積％以上、７０体積％以上とすることが好ましい。また、製造過程での流動性の向上の観点から、磁性粉末の含有量を７５体積％以下とすることが好ましい。複合材料の成形体では、軟磁性粉末の充填率を低く調整すれば、その比透磁率を小さくし易い。例えば、複合材料の成形体の比透磁率を５以上５０以下、更には２０以上５０以下とすることができる。

複合材料の軟磁性粉末には、圧粉成形体で使用できるものと同じものを使用できる。一方、複合材料に含まれる樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、常温硬化性樹脂、低温硬化性樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、液晶ポリマー、ナイロン６やナイロン６６といったポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂などが挙げられる。その他、不飽和ポリエステルに炭酸カルシウムやガラス繊維が混合されたＢＭＣ（Ｂｕｌｋ ｍｏｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ミラブル型シリコーンゴム、ミラブル型ウレタンゴムなども利用できる。上述の複合材料は、軟磁性粉末及び樹脂に加えて、アルミナやシリカなどの非磁性かつ非金属粉末（フィラー）を含有すると、放熱性をより高められる。非磁性かつ非金属粉末の含有量は、０．２質量％以上２０質量％以下、更に０．３質量％以上１５質量％以下、０．５質量％以上１０質量％以下とすることが挙げられる。

≪保持部材≫
図２，３に示す保持部材４は、コイル２の巻回部２Ａ，２Ｂの端面と磁性コア３の外側コア部３２の内方面３２ｅとの間に介在され、巻回部２Ａ，２Ｂの軸方向の端面と外側コア部３２とを保持する部材である。保持部材４は、代表的にはポリフェニレンスルフィド樹脂などの絶縁材料で構成される。保持部材４は、コイル２と磁性コア３との間の絶縁部材や、巻回部２Ａ，２Ｂに対する内側コア部３１、外側コア部３２の位置決め部材として機能する。本例の二つの保持部材４は、同一形状を備える。そのため、保持部材４を製造する金型を共用できるため、保持部材４の生産性に優れる。保持部材４は省略することもできる。

保持部材４は、一対の貫通孔４０，４０と、一対のコア支持部４１と、一対のコイル収納部４２と、一つのコア収納部４３と、を備える。貫通孔４０は保持部材４の厚み方向に貫通し、この貫通孔４０には内側コア部３１の端部が挿通される。コア支持部４１は、各貫通孔４０の内周面から内側コア部３１に向って突出して内側コア部３１を支持する筒状片である。コイル収納部４２(図２)は、各巻回部２Ａ，２Ｂの端面に沿った凹みであって、コア支持部４１を取り囲むように形成され、当該端面とその近傍が嵌め込まれる。コア収納部４３は、保持部材４における外側コア部３２側の面の一部が厚み方向に凹むことで形成され、外側コア部３２の内方面３２ｅ及びその近傍が嵌め込まれる。保持部材４の貫通孔４０に嵌め込まれた内側コア部３１の端面３１ｅはコア収納部４３の底面から突出している（図３）。そのため、内側コア部３１の端面３１ｅと、外側コア部３２の内方面３２ｅと、が当接する。

≪連結軸≫
本例のリアクトル１には、二本の連結軸５が設けられている。一方の連結軸５は、図２の紙面左側の外側コア部３２と、巻回部２Ａに収納される内側コア部３１と、紙面右側の外側コア部３２とを連結する。他方の連結軸５は、紙面左側の外側コア部３２と、巻回部２Ｂに収納される内側コア部３１と、紙面右側の外側コア部３２とを連結する。この連結軸５は、連通孔６に充填された複合材料で構成されている。そのため、連結軸５の外周形状は、連通孔６の内周形状に一致する形状を備えている。連結軸５を構成する複合材料に含まれる樹脂は、連通孔６に複合材料を充填する際、連通孔６の内周面に融着する。そのため、連通孔６と連結軸５とが全長にわたって殆ど隙間無く密着し、連結軸５によって外側コア部３２と内側コア部３１とが連結される。

本例の連通孔６は、既に述べたように、内コア孔６１と外コア孔６２とが繋がることで形成されている。そのため、連通孔６は、一方の外側コア部３２と内側コア部３１と他方の外側コア部３２とを貫通している。この連通孔６の両端部は、他の部分よりも断面積が大きい第二孔部ｈ２（外コア孔６２の一部）となっている。そのため、連通孔６に充填された複合材料の連結軸５は、細軸部５０と太軸部５１とで構成される。細軸部５０は、外コア孔６２の第一孔部ｈ１、及び内コア孔６１に対応する部分である。一方、太軸部５１は、外コア孔６２の第二孔部ｈ２に対応する部分である。太軸部５１の端面は、外側コア部３２の外方面３２ｏと面一になっている。太軸部５１は、連結軸５の軸方向に交差する方向に細軸部５０よりも張り出す張出部である。この太軸部５１における内方面３２ｅ側の端面は、連通孔６における第一孔部ｈ１と第二孔部ｈ２との段差に当接している。つまり、太軸部５１は、連結軸５の軸方向に連通孔６の内周面に引っ掛かる抜止部として機能し、連結軸５が磁性コア３から外れることを防止する。その結果、連結軸５による内側コア部３１と外側コア部３２との連結を強固にできる。本例では、連結軸５の太軸部５１と、内側コア部３１の端面３１ｅと、で外側コア部３２が挟まれ、外側コア部３２が内側コア部３１から脱落しないようになっている。本例の構成によれば、連結軸５以外の追加の構成なしに、内側コア部３１と外側コア部３２とを直接、連結できる。

連結軸５を構成する複合材料の組成は適宜選択することができる。磁性コア３の一部、例えば内側コア部３１を複合材料で構成する場合、連結軸５を構成する複合材料の組成は、内側コア部３１を構成する複合材料の組成と同じでも良いし、異なっていても良い。連結軸５と内側コア部３１の組成を同じにすれば、連結軸５を含めた内側コア部３１の磁気特性にムラが生じることを抑制できる。

連結軸５と内側コア部３１の組成を異ならせる場合、連結軸５の樹脂含有量を内側コア部３１の樹脂含有量よりも多くすることができる。そうすることで、連通孔６に複合材料を充填し易くなる。その場合、連結軸５の磁気特性の低下を抑制するために連結軸５の軟磁性粉末の含有量が低くなり過ぎないようにすることが好ましい。例えば、連結軸５の樹脂含有量を５０体積％以上６０体積％以下、軟磁性粉末の含有量を４０体積％以上５０体積％以下とすることが挙げられる。一方、連結軸５の樹脂含有量を内側コア部３１の樹脂含有量よりも少なくしても良い。この構成は即ち、連結軸５の軟磁性粉末の含有量を内側コア部３１の軟磁性粉末の含有量よりも多くする構成である。連結軸５は、内側コア部３１における磁路の中心に位置するので、連結軸５の磁気特性を向上させることで、磁性コア３の磁気特性を向上させることができる。例えば、連結軸５の樹脂含有量を３０体積％以上４０体積％以下、軟磁性粉末の含有量を６０体積％以上７０体積％以下とすることが挙げられる。

連通孔６に複合材料を充填する際、連通孔６の一端側からのみ複合材料を充填しても良いし、一端側と他端側とから複合材料を充填しても良い。

≪使用態様≫
本例のリアクトル１は、ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車といった電動車両に搭載される双方向ＤＣ−ＤＣコンバータなどの電力変換装置の構成部材に利用することができる。本例のリアクトル１は、液体冷媒に浸漬された状態で使用することができる。液体冷媒は特に限定されないが、ハイブリッド自動車でリアクトル１を利用する場合、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）などを液体冷媒として利用できる。その他、フロリナート（登録商標）などのフッ素系不活性液体、ＨＣＦＣ−１２３やＨＦＣ−１３４ａなどのフロン系冷媒、メタノールやアルコールなどのアルコール系冷媒、アセトンなどのケトン系冷媒などを液体冷媒として利用することもできる。本例のリアクトル１では、巻回部２Ａ，２Ｂが外部に露出しているため、リアクトル１を液体冷媒などの冷却媒体で冷却する場合には、巻回部２Ａ，２Ｂを冷却媒体に直接接触させられるので、本例のリアクトル１は放熱性に優れる。

≪効果≫
本例のリアクトル１では、簡易な手順で生産性良く製造できる。内側コア部３１と外側コア部３２が共に非分割構造の一体物であるため、リアクトル１の作製時における内側コア部３１と外側コア部３２との位置合わせが容易であるからである。また、内側コア部３１と外側コア部３２とを位置合わせし、外側コア部３２と内側コア部３１とを貫通する連通孔６に複合材料を充填すると、複合材料の樹脂が連通孔６に融着する。その結果、連通孔６と複合材料の連結軸５とが全長にわたって殆ど隙間無く密着し、連結軸５によって外側コア部３２と内側コア部３１とが連結される。このように、連通孔６に複合材料を充填するだけでリアクトル１を完成させられることも、リアクトル１の生産性の向上に寄与する。

また、本例のリアクトル１では、リアクトル１に求められる磁気特性の低下が生じ難い。内側コア部３１と外側コア部３２とを連結する連結軸５が複合材料で構成されているため、リアクトル１の磁性コア３に求められる磁気特性の低下が抑制されるからである。

＜実施形態２＞
実施形態２では、外側コア部３２と内側コア部３１とに連通する連通孔６がＴ字状に形成されたリアクトル１を図３に基づいて説明する。

図３に示すように、本例のリアクトル１は、独立した四つの連通孔６を有している。各連通孔６は、一つの内側コア部３１と一つの外側コア部３２とを連結する役割を持っている。

本例の連通孔６は、内コア孔６１と外コア孔６２とで構成されている。外コア孔６２の形状は実施形態１と同じである。一方、内コア孔６１は、第三孔部ｈ３と第四孔部ｈ４とで構成される略Ｔ字状に形成されている。第三孔部ｈ３は、外コア孔６２の第一孔部ｈ１に一致する内形を備える短い孔である。第四孔部ｈ４は、第三孔部ｈ３に交差する方向に延び、内側コア部３１の周面３１ｓに開口する孔である。本例の第四孔部ｈ４は、第三孔部ｈ３の軸方向（即ち、内側コア部３１の軸方向）に直交する方向に延びている。第四孔部ｈ４の開口は、その全体が保持部材４のコア支持部４１に覆われている。

略Ｔ字状の内コア孔６１は、例えば以下のようにして形成できる。まず、内側コア部３１の周面３１ｓを貫通する第三孔部ｈ３をドリルなどで形成する。次いで、ドリルなどで内側コア部３１の端面３１ｅから内側コア部３１の軸方向に切削を行い、第三孔部ｈ３に達する第四孔部ｈ４を形成する。内側コア部３１を複合材料で構成する場合、内側コア部３１の軸方向に抜ける中子と、その直交方向に抜ける中子とを用いて、両孔部ｈ３，ｈ４を形成することもできる。

連通孔６の外方面３２ｏに開口する箇所から複合材料を充填すると、その複合材料は、外コア孔６２から第三孔部ｈ３を介して第四孔部ｈ４に入り込み、第四孔部ｈ４に入り込んだ部分は、連結軸５の張出部（抜止部）となる。このとき、第四孔部ｈ４の開口はコア支持部４１で覆われているため、第四孔部ｈ４の開口から巻回部２Ａ，２Ｂの内部、及びコア収納部４３に複合材料が漏れることはない。

本例のリアクトル１も、実施形態１のリアクトル１と同様の効果を得ることができる。また、本例のリアクトル１によれば、内側コア部３１から連結軸５が抜けることはほぼ無くなるので、内側コア部３１と外側コア部３２との連結をより強固にできる。

＜実施形態３＞
実施形態３では、内コア孔６１に形成される抜止部がネジ山状の凹凸によって構成されたリアクトル１を図４に基づいて説明する。

図４に示すように、本例のリアクトル１は、独立した四つの連通孔６を有している。本例の連通孔６の外コア孔６２の形状は実施形態１と同じである。一方、内コア孔６１は、その内周面に雌ネジ形状の凹凸が形成されている。そのため、連結軸５に複合材料を充填すると、連結軸５の細軸部５０のうち、内コア孔６１に配置される部分の外周がネジ形状部５ｍとなる。このネジ形状部５ｍは、内コア孔６１の内周面の凹凸形状に引っ掛かり、連結軸５の抜止部として機能する。

ここで、内コア孔６１の内周面のネジ山形状は、円孔の内周面をタップなどで加工することで形成できる。その他、後述する複合材料で内側コア部３１を形成する場合、雄ネジ状の中子を用いることで、上記ネジ山形状を形成することもできる。この場合、中子を回転させながら内側コア部３１から抜くことで、ネジ山形状の内周面を有する内コア孔６１が形成される。

本例のリアクトル１も、実施形態１のリアクトル１と同様の効果を得ることができる。本例のリアクトル１によれば、内コア孔６１の形成が比較的容易であるという利点がある。

本例の変形例として、連結軸５の全長にわたってネジ形状部５ｍを形成することが挙げられる。

＜実施形態４＞
実施形態４では、連結軸５の張出部（太軸部５１）を、外側コア部３２と内側コア部３１とに跨がるように形成したリアクトル１を図５に基づいて説明する。

図５に示すように、本例の連結軸５が充填される連通孔６は、実施形態１のリアクトル１と同様、一方の外側コア部３２と内側コア部３１と他方の外側コア部３２とを貫通する。外コア孔６２は、内側コア部３１側の第一孔部ｈ１の断面積が、外方面３２ｏ側の第二孔部ｈ２の断面積よりも大きくなっている。一方、内コア孔６１は、内側コア部３１の軸方向のほぼ全長にわたる第五孔部ｈ５と、第五孔部ｈ５の一端と他端とに形成される第六孔部ｈ６とで構成される。第五孔部ｈ５の内周面形状及び断面積は、第一孔部ｈ１の内周面形状及び断面積と同じになっている。第六孔部ｈ６の内周面形状及び断面積は、第二孔部ｈ２の内周面形状及び断面積と同じになっている。

上記形状の内コア孔６１と外コア孔６２は、例えば以下のようにして形成できる。まず、径の細いドリルで内側コア部３１（外側コア部３２）に貫通孔を形成する。次いで、径の太いドリルで端面３１ｅ（内方面３２ｅ）に短い孔を形成する。この場合、径の細いドリルで形成された孔は、第五孔部ｈ５（第二孔部ｈ２）となり、径の太いドリルで形成された孔は、第六孔部ｈ６（第一孔部ｈ１）となる。

上記連通孔６に充填される複合材料の連結軸５は、細軸部５０の軸方向の途中に二つの太軸部５１を備える。太軸部５１は、第一孔部ｈ１と第六孔部ｈ６とで構成される空間に充填される複合材料で構成されている。そのため、太軸部５１は、内側コア部３１と外側コア部３２とに跨がるように形成される。

本例のリアクトル１によれば、実施形態１のリアクトル１と同様の効果を得られることに加え、内側コア部３１と外側コア部３２との境界からの漏れ磁束を低減できるという効果を得ることができる。本例では、内側コア部３１の端面３１ｅと外側コア部３２の内方面３２ｅとを接触させている。しかし、端面３１ｅと内方面３２ｅとに微小な凹凸があると、端面３１ｅと内方面３２ｅとの間に局所的なギャップが複数形成される場合がある。太軸部５１の横断面の面積を大きくすれば、そもそも端面３１ｅと内方面３２ｅとが対向する面積を小さくできるので、局所的なギャップの数を減らすことができる。その結果、リアクトル１の漏れ磁束を低減でき、リアクトル１の磁気的損失を低減できる。

＜その他の実施形態＞
実施形態１〜４の連結軸５に関わる構成を適宜組み合わせてリアクトル１を作製しても構わない。例えば、図２に示す実施形態１の内コア孔６１の内周面に雌ネジ形状の凹凸を形成することが挙げられる。また、実施形態５の構成において、外側コア部３２の外方面３２ｏ側にも太軸部５１を形成することが挙げられる。連結軸５に関わる複数の構成を組み合わせることで、内側コア部３１と外側コア部３２との連結をより強固にできる可能性がある。

１ リアクトル
２ コイル ２ｗ 巻線
２Ａ，２Ｂ 巻回部 ２Ｒ 連結部 ２ａ，２ｂ 端部
３ 磁性コア
３１ 内側コア部 ３１ｅ 端面 ３１ｓ 周面
３２ 外側コア部 ３２ｅ 内方面 ３２ｏ 外方面 ３２ｓ 周面
４ 保持部材
４０ 貫通孔 ４１ コア支持部 ４２ コイル収納部 ４３ コア収納部
５ 連結軸
５０ 細軸部 ５１太軸部 ５ｍ ネジ形状部
６ 連通孔
６１ 内コア孔
ｈ３ 第三孔部 ｈ４ 第四孔部 ｈ５ 第五孔部 ｈ６ 第六孔部
６２ 外コア孔
ｈ１ 第一孔部 ｈ２ 第二孔部

Claims (9)

1. 巻回部を有するコイルと、
   前記巻回部の内部に配置される内側コア部、及び前記巻回部の外部に配置される外側コア部を有する磁性コアと、を備えるリアクトルであって、
   前記磁性コアは、
   前記外側コア部を貫通し、前記内側コア部に至る連通孔と、
   前記連通孔に充填された複合材料で構成され、前記内側コア部と前記外側コア部とを連結させる連結軸と、を備え、
   前記複合材料は、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなるリアクトル。
2. 前記内側コア部と前記外側コア部の各々は、非分割構造の一体物である請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記連結軸は、その軸方向に前記連通孔の内周面に引っ掛かる抜止部を備える請求項１又は請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記連結軸は、その軸方向に交差する方向に張り出す張出部を備え、
   前記抜止部は、前記張出部によって形成される請求項３に記載のリアクトル。
5. 前記抜止部が、前記外側コア部の内部に形成されている請求項３又は請求項４に記載のリアクトル。
6. 更に、前記抜止部が、前記内側コア部の内部にも形成されている請求項５に記載のリアクトル。
7. 前記張出部が、前記外側コア部と前記内側コア部とに跨がって形成されている請求項４に記載のリアクトル。
8. 前記内側コア部が、樹脂中に軟磁性粉末が分散してなる複合材料で構成される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のリアクトル。
9. 前記外側コア部が、軟磁性粉末の圧粉成形体で構成される請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のリアクトル。

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